科创中国
热端部件关键技术及其在小型涡喷发动机上应用
发布时间: 2023-11-07
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
高端装备制造产业
成果介绍
先进航空发动机是航空飞行器及装备的心脏，而热端部件是发动机研制的关键。受制于高可靠、高安全性特点以及传统工艺限制，航空发动机的热端部件研发迭代周期长、且在传统设计空间内逼近了极限。为缩短迭代周期、进一步提升结构性能及结构效率，迫切地需要针对热端部件开展设计、分析、制造一体化技术研究。
成果亮点
在涡轮盘和叶片等热端部件方面，项目开发了一种用于激光复合增材制造镍基高温合金双晶组织的热处理技术，形成了用于定向凝固组织和单晶组织增材制造镍基高温合金热端构件的热处理方法。针对整体涡轮叶盘制造，通过在具有等轴晶组织的轮盘和具有自下而上由细晶粒过渡到粗晶粒组织的凸台上利用激光立体成形技术逐层堆积出具有柱状晶组织特征的叶片，从而使轮盘部分具有良好的拉伸性能和抗疲劳性能，凸台部分具有起到轮盘与叶片间细小等轴晶和粗大柱状晶组织的过渡作用，叶片具有良好的高温抗蠕变性和尺寸稳定性，形成了有梯度晶粒组织的整体涡轮叶盘及其增材制造方法。同时在传统粘塑性理论框架下进行了理论创新，通过在流动方程中引入各向异性张量，推导了横观各向同性（对应定向粗大晶体）各向异性张量内部元素之间的理论关系，从而将传统非线性本构模型拓展到各向异性领域，发展了各向异性材料非线性应力应变分析技术。
团队介绍
科研人员队伍:学校现有专任教师近1600人;具有博士和硕士学位教师占专任教师总数92%:有双职双聘中国科学院院士和中国工程院院士7人;有国家杰出青年科学基金获得者、国家优秀青年科学基金获得者、国家百千万人才工程人选、中国科学院“百人计划”等国家级人才42人次;科技部中青年科技创新领军人才、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、江西省“双千计划”人才等其他省部级人才334人。
成果资料
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”江西科技服务团 (江西省科学技术协会) 评价时间：2023-11-13
李立德
江西省机械工程学会
组员
综合评价
1. 项目技术资料齐全，符合科技成果评价要求。
2. 该项目取得的创新性成果主要有：
（1）发明了梯度晶粒的整体涡轮叶盘增材制造方法及其结构强度评价方法，解决了整体涡轮盘不同区域由于温度引起的强度性能的平衡难题，实现了整体涡轮盘叶结构的增材制造以及材料力学性能和轮盘结构的强度评价。
（2）发明了考虑尺寸效应的低流动损失涡轮部件及机匣处理设计技术，解决了临界状态涡轮和机匣的气动和热畸变的整流难题，发明的处理机匣降低了泄漏流对主流的干扰损失，提高了涡轮效率。
（3）发明了高掺混效率的波瓣喷管设计技术，提出了在核心区导入外涵气流并引入流向涡的掺混增强方法，解决了传统波瓣喷管核心区难以快速掺混的技术难题，提升了波瓣喷管红外隐身能力。
3. 项目成果已应用于国家相关型号，取得了显著的应用效果。
4. 项目获得授权发明专利11项、实用新型专利12项，登记软件著作权1项，发表学术论文19篇。
综上所述，评审专家组认为“热端部件关键技术及其在小型涡喷发动机上应用”项目整体技术达到国内领先、国际先进水平。
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